DE7807816U1 - Hydrodynamische bremse - Google Patents

Description

G 3582 Voith Turbo GmbH A Co. KG

Kennwort: "Schwimmerventil" Crailsheim

Hydrodynamische Bremse

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse mit einem Rotor- und einem Stator-Schaufelrad, die miteinander e^..en torusförtnigen Arbeitsraum bilden, der mit ArbeitsflUssigkelt fUllbar ist, und mit einer vom Arbeitsraum zu einem Kühler und von dort wieder zurück führenden Kühlkreislauf leitung sowie mit einem ersten Behälter für ArbeitsflUssigS^it (Ladebehälter), an den eine zur KUhlkreislaufleitung führende Füll- und Entleerleitung angeschlossen ist und der zum Füllen des Arbeitsraumes mit Druckluft beaufschlagbar ist, sowie mit einem zur Aufnahme überschüssiger und/oder als Leckflüssigkeit anfallender ArbeitsflUssigkeit dienenden zweiten Behälter (Sammelbehälter), der mit dem ersten Behälter über eir:e Leitung verbunden ist mit einem den Durchfluß in Richtung zum zweiten Behälter sperrenden Sperrventil, ferner mit einer den Arbeitsraum mit dem Sammelbehälter verbindenden 3elüftungs- und 2ntlUftungsleitung, in der ein Lüftungsventil angeordnet ist.

In einer solchen Bremse dient die BeIUftungs- und Entlüftungslei-

s ich tung mit dem LUftungsvent11 zu dem Zweck, daß /ler Arbeitsraum der Bremse beim Einschalten oder beim Ausschalten der Bremse möglichst rasch mit Arbeitsflüssigkeit füllt bzw. entleert. Beim Füllen des Arbeitsraumes wird dafür gesorgt, daß die Luft rasch aus dem Arbeitsraum entweichen kann. In entsprechender Weise wird ein rasches Entleeren des Arbeit^raumes gewährleistet, indem sichergestellt ist, daß Luft wieder rasch in den Arbeitsraum eintreten kann. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß die Bremse auf Befehle zum Ein- oder Ausschalten rasch anspricht. Dies ist besonders bei Verwendung der Bremse in Fahrzeugen wichtig.

Dabei tritt das Problem auf, daß bei eingeschalteter Bremse soweit wie möglich vermieden werden soll, daß ArbeitsflUssigkeit den Arbeitsraum über die BelUftungs- und EntlUftungsleitung ver- \äßt. Es ist bekannt, zu diesem Zweck in dieser Leitung eine Drosselstelle anzuordnen. Eine solche Drosselstelle behindert aber einerseits die Luftströmung und kann andererseits das Entweichen von ArbeitsflUssigkeit nicht ganz unterbinden.

Deswegen wurde auch schon vorgeschlagen, in der BelUftungs- und EntlUftungsleitung ein LUftungsventil anzuordnen, das durch Federkraft < Tengehalten und nur in der Richtung zum Sammelbehälter durch den von einer Flüssigkeitsströmung ausgeübten Staudruck geschlossen wird. Dabei ist die Federkraft derart ausgelegt, daß sie das LUftungsventil auch gegen den Staudruck von in Richtung zum Sammelbehälter strömender Luft offenhält. Aber auch diese Bauweise hat nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Ein derart ausgebildetes LUftungsvenfcil hat sich nämlich beim Einschalten der Bremse, d.h. beim Füllen des Arbeitsraumes mit ArbeitsflUssigkeit, schon dann geschlossen, wenn der Arbeitsraum noch nicht den größtmöglichen FUllungsgrad erreicht hatte. Folglich hat die Bremse nicht das größt-mögliche Bremsmoment erzeugen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebsue hydrodynamische Bremse dahingehend zu verbessern, daß das LUftungsventil mit Sicherheit geöffnet bleibt solange Luft hindurchströmt und das Austreten von ArbeitsflUssigkeit aus dem Bremsenarbeitsraum soweit wie möglich verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zu der Erfindung führte die Feststellung, daß beim Füllen des Bremsen-Arbeitsraumes mit Arbeitsflüssigkeit durch die Belüftungsund Entlüftungsleitung zunächst Luft, dann jedoch alsbald ein schaumartiges Luft-Flüssigkeitsgemisch austritt. Anscheinend war das Auftreten dieses Gemisches dafür verantwortlich, daS das unter dem Staudruck der Flüssigkeitsströmung sich schließende

LUftungsventil zu früh in die geschlosser? Stellung gebracht wurde.

Gemäß der Erfindung wird das LUftungsventi1 nunmehr als ein besonders gestaltetes Schwimmerventil ausgebildet. Dessen Besonderheit besteht einerseits darin, daß der Schwimmkörper selbst den mit \' einem Ventilsitz zusammenarbeitenden beweglichen Ventilkörper bildet; ferner ist durch eine passende Wahl des spezifischen Gewichtes des Schwimmkörpers dafür gesorgt, daß dieser nur in reiner ArbeitsflUssigkeit Auftrieb erhält und gegen den Ventilsitz gedrückt wird, nicht jedoch solange Luft oder das genannte Luft-Flüssigkeitagemisch aus dem Arbeitsraum austritt. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die vom Arbeitsraum kommende Leitung an den unteren Bereich des Ventilgehäuses angeschlossen; ferner ist in Strömungsrichtung vor dem Schwimmkörper eine Prallwand angeordnet, die es verhindert, daß der Schwimmkörper unter dem Staudruck des eintretenden Mediums angehoben wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Schwimmerventils sind in den Ansprüchen 3 und k angegeben.

Im übrigen ist es besonders vorteilhaft, die Erfindung bei einer solchen hydrodynamischen Bremse anzuwenden, die keine Pumpe zum Rückführen von Leckflüssigkeit - und damit von zeitweilig in kleinen Mengen aus dem Schwimmerventil austretender Arbeitsflüssigkeit - aufweist. Statt dessen ist bei dieser Bremse vorgesehen, daß der die Leckflüssigkeit aufnehmende Sammelbehälter zumindest in gleicher Höhe wie der Ladebehälter angeordnet ist und daß das zwischen diesen beiden Behältern befindliche Sperrventil während der gesamten Dauer der Bremspausen geöffnet und nur bei eingeschalteter Bremse geschlossen ist. Dadurch ist in besonders einfacher Weise ein sicheres Rückführen der Leckflüssigkeit gewährleistet.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Flg. i einen Längsschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das LUftungsventi1 der Bremse nach Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab.

Die in Fig.1 dargestellte hydrodynamische Bremse umfasst ein Rotorschaufelrad 10, das mit einer Rotorwelle 11 verbunden ist, ein Statorschaufelrad 12 und sin Gehäuse 13. Die beiden Schaufelräder 10 und 12 bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 4o. Wenn die Bremse eingeschaltet und hierzu wenigstens teilweise mit Ai beitsflüssigkeit gefüllt ist, strömt die Arbeitsflüssigkeit aufgrund der Pumpwirkung des Rotorschaufelrades 10 ständig durch eine Kühlkreislaufleitung; diese umfasst eine Auslaßleitung 17, einen Wärmetauscher l8 und eine Einlüßleitung 19, 19^a· 3ie Rotorwelle 11 ist in zwei Wälzlagern l4 gelagert und weist am einen Ende einen Anschlußflansch J)O und am anderen Ende eine Innenverzahnung J51 auf. Die Stellen, an denen die Rotorwelle 11 durch das Gehäuse 13 geführt ist, sind durch Dichtelemente 15 und 16 abgedichtet. A^n^s. flüssigkeit, die durch die ^ichtelem^nte austritt, wii'-ά über Oj. fnungen 4l und Kanäle l6a bzw. l6b in einen Teil des Bremsengehäuses geführt, der als druckloser Sammelbehälter 20 ausgebildet ist. In dem Wärmetauscher l8 ist eine Leitung 32 für ein Kühlmittel angeordnet.

Ein von dem Sammelbehälter 20 getrennter Raum ist als ein Ladebehälter 22 ausgebildet und im unteren Bereich des Bremsengehäuses angeordnet. Der Ladebehälter 22 steht über eine Leitung 24 mit dem Sammelbehälter 20 derart in Verbindung, daß die sich dort ansammelnde Leckflüssigkeit allein aufgrund des Höhenunterschiedes frei in den Ladebehälter 22 übertreten kann. Sine Füll- und Entleerleitung 26 verbindet den Ladebehälter 22 mit der Einlaßleitung 19 des Kühlkreislaufes.

Um die Bremse einzuschalten, d.h. lim den Arbeitsraum mit Arbeitsflüssigkeit zu füllen, wird Druckluft von einem Steuergerät 33 über eine Leitung 23 dem Ladebehälter 22 zugeführt (Pfeil 23a). Dadurch wird Arbeitsflüssigkeit über die Leitung 26 (Pfeil 26a) und die Leitung 19a in den Arbeitsraum 4C gedrückt.

Beim Ausschalten der Bremse, d.h. beim Entleeren des Arbeitsraumes lässt man die zugeführte Druckluft über die Leitung 23 (Pfeil 23b) wieder entweichen. Die Arbeitsflüssigkeit strömt hierbei aufgrund

der iumpwirkung des Rotorschaufelrades IC zurück in den Ladebehälter 22 (Pfeil 26b).

In der Verbindungsleitung 24 befindet sich ein Sperrventil 25. Dieses verhindert das Übertreten von Arbeitsflüssigkeit von Ladebehälter 22 in den Sammelbehälter 20, solange die Bremse eingeschaltet ist. Hierzu ist das Sperrventil 25 derart ausgebildet, daß es normalerweise durch die Kraft einer Feder 25a offengehalten wird; d.h. ein bewegliches Ventilglied 42 wird durch die Feder 25a von einem Ventilsitz 43 abgehoben. Nur wenn Flüssigkeit in Richtung vom Ladebehälter 22 zum Sammelbehälter 20 zuströmen beginnt, wird das Ventil 25 durch den von der Flüssigkeit auf das bewegliche Ventilglifcd ausgeübten Druck geschlossen.

Eine Belüftungs- und Entlüftungsleitung 28 mit einem Lüftungsventil 29 ist an den Arbeitsraum 40 der Bremse angeschlossen und mündet in den Sammelbehälter 20. Diese Leitung 28 weist einen verhältnismäßig großen Leitungsquerschnitt auf. Dadurch erlaubt diese Leitung ein rasches Entweichen von Luft aus dem Arbeitsraum, wenn dieser mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt wird, und ein rasches Eintreten von Luft in den Arbeitsraum, wenn sich dieser beim Ausschalten der Bremse entleert.

Der Aufbau des Lüftungsventils 29 ist aus der Fig.2 ersichtlich. Danach ist das Lüftungsventil 29 als ein Schwimmerventil ausgebildet, dessen Schwimmkörper 135 selbst den beweglichen Ventilkörper bildet. Dabei wird das Ventil im wesentlichen durch den Auftrieb des Ventilkörpers 135 in dem diesen umgebenden Medium geschlossen.

Im einzelnen weist das Lüftungsventil 29 ein Ventilgehäuse auf, welches aus einem Basisteil i30 und einem Deckteil 132 zusammengesetzt ist. Im unteren Ende des Basisteiles ist ein Anschluß 28a für den vom Arbeitsraum kommenden Teil der Leitung 28 vorgesehen; deren Fortsetzung geht aus Von einem Anschluß 28b, der sich am oberen Ende des Deckteiles 132 befindet. Am Boden des Basisteiles 130 ist ein vertikaler Stift 136 befestigt, auf welchem vertikal verschiebbar de; kugelförmig«» Ventilkörper 135 angeordnet ist. Der Ventilkörper 135 ist aus zwei Hälften 135a, 135b durch Umbördeln der

4ft

Flanschränder'-zusammengesetzt, derart, daß er einen Hohlkörper bildet. Im Inneren dieses Hohlkörpers erstreckt sich ein Kanal 135c, der (nach Art eines Sackloches) im Inneren das Hohlkörpers endet und den Stift I36 mit Spiel umgibt. An dem Stift I36 ist ferner eine Prallplatte iyj befestigt, welche das von unten eintretende Medium um den Ventilkörper 135 herumlenkt, so daß dieser im wesentlichen nicht dem Staudruck ausgesetzt ist. Am oberen Ende des Deckteiles 1^2 ist ein Dichtungsring lj>k vorgesehen, welcher für den Ventilkörper 1^5 einen Ventilsitz bildet. Das spezifische Qewicht des Ventilkörpers I35 ist so gewählt, daß er wedc■-' in Luft noch in einem schaumigen Gemisch aus Arbeitsflüssigkeit und Luft einen Auftrieb erhält. Einen Auftrieb erhält er erst, wenn er in reiner ArbeitsflUssigkeit schwimmt. Somit schließt sich das Lüftungsventil beim Einschalten der Bremse selbsttätig erst dann, wenn die im Bremsenarbeitsraum vorhanden gewesene Luft vollständig oder nahezu vollständig entwichen ist. Beim Ausschalten der Bremse öffnet es sich sofort wieder und läßt Luft in den Arbeitsraum zurückströmen.

I2in vollständiges Entweichen der Luft aus dem Arbeitsraum 40 kann dadurch mit noch höherer Sicherheit erreicht werden, daß ein Lüftungsventil 129 nicht im unteren Bereich des Arbeitsraumes 40, sondern in dessen oberem Bereich angeordnet wird, und daß die Belüftungs- und EntlUftungsleitung 128 im oberen Teil des Kernbereiches des Arbeltsraumes 4ü mündet. Dies ist in Fig.1 mit strichpunktierten Linien angedeutet.

09. O3.

Heidenheim, den .
Sh/Srö

Claims (4)

Schutz ansprüche

1. Hydrodynamische Bremse mit einem Rotor- und einem Stator-Schaufelrad, die miteinander einen torusformigen Arbeitsraum bilden, der mit Arbeitsflüssigkeit füllbar ist, und mit einer vom Arbeitsraum zu einem Kühler und von dort wieder zurück führenden Kühlkreislaufleitung sowie mit einem ersten Behälter für Arbeitsflüssigkeit (Ladebehälter), an den eine zur Kühlkreislaufleitung führende Füll- und Entleerleitung angeschlossen ist und der zum Füllen des Arbeitsraumes mit Druckluft beaufschlagbar ist, sowie mit einem zur Aufnahme überschüssiger und/oder als Leckflüssigkeit anfallender Arbeitsflüssigkeit dienenden zweiten Behälter (Sammelbehälter), der mit dem ersten Behälter über eine Leitung verbunden ist mit einem den Durchfluß in Richtung zum zweiten Behälter sperrenden Sperrventil, ferner mit einer den Arbeitsraum mit dem Sammelbehälter verbindenden Belüftungs- und EntIUftungsleitung, in der sin Lüftungsventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, da£ das LUftungsventll (29) ein einen Schwimm -^-körper (135) aufnehmendes Schwimmergehäuse (I3G/I32) aufweist mit zwei Anschlüssen (28a, 28b) für die Belüftungs- und Entlüftungsleitung (28), wobei einer der Anschlüsse (28b) im oberen Bereich des Schwimmergehäuses angeordnet ist und einen Ventilsitz (134) aufweist, an den sich der das bewegliche Ventilglied bildende Schwimmkörper (1^5) unter Auftrieb anlegen kann, dessen spezifisches Gewicht so gewählt ist, daß er im wesentlichen nur in reiner Arbeitsflüssigkeit Auftrieb erhält, nicht jedoch in einem Gemisch aus Luft und Arbeitsflüssigkeit.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschluß (28a), der mit dem Bremsenarbeitsraum
verbunden ist, im unteren Bereich des Schwimmergehäuses (I3O/132) angeordnet ist, und daß zwischen dem zweiten Anschluß (28a) und dem Schwimmkörper (135) eine Prallwand (137) angeordnet ist, die das durch den zweiten Anschluß (28a) einströmende Radium um den Schwimmkörper (135) herumleitet.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (I35) eine Ausnehmung (135c)
aufweist, mit der er verschiebbar auf einem vertikalen Stift
(136) ruht, der am Schwimmergehäuse (I30) befestigt ist.

4. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (I36) die Prallplatte (137) trägt.

■:'

Heidenheim, den 4
Sh/Srö